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关于虚拟现实在教学中的应用设想 刘珍 （湖南大学，湖南长沙，410012） 摘要： 当前，虚拟现实技术日趋成熟，但在教学中的应用却未见普及。本文首先阐述了虚拟现实技术的 基本概念和特征，并从多角度对虚拟现实技术在现代教学应用进行了的初步的设想。紧接着探讨 了在教育领域虚拟现实技术将发挥的广泛作用。笔者最后在文中例举了一个案例——“身临其境” 的“虚拟历史”教学法。文章主要是从虚拟现实技术在教学方面的应用阐述了其在教学中的应用 前景。 关键词：虚拟现实；技术；教学；应用 1 虚拟现实的概念及其特征 1.1 虚拟现实技术概念 什么是虚拟现实？“虚拟现实“（Virtual Reality，简称 VR）是 1989 年美国的 J．Lanier （后来曾是专做 VR 产品的 VPL 公司董事长）提出的，国内也有人译为“灵境”、“幻真”等， 国外与虚拟现实同类的术语，还有虚拟环境、人工现实及电脑空间等。所谓“虚拟现实”， 是用计算机技术来生成一个逼真的三维视觉、听觉、触觉或嗅觉等感觉世界，让用户可以从 自己的视点出发，利用自然的技能和某些设备对这一生成的虚拟世界客体进行浏览和交互考 察。这一定义强调的是：逼真的感觉、自然的交互、个人的视点及迅速的响应。 虚拟现实是一项综合的技术，涉及计算机图形学、人机接口技术、传感技术及人工智能 技术等，需要计算机、心理学、人类工程学（Ergonomics）等专家共同开发研究。 90 年代，虚拟现实技术发展很快，各种开发虚拟现实设备或系统的公司成立，但虚拟 现实离实际应用仍很远，已有的成果大多只能称为“演示”或“玩具”。 1.2 虚拟现实技术的基本特征 1.2.1 沉浸性 虚拟现实技术是根据人类的视觉、听觉的生理心理特点 ,由计算机产生逼真的三维立体 图像。使用者戴上头盔显示器和数据手套等交互设备 ,便可将自己置身于虚拟环境中,成为 虚拟环境中的一员。使用者与虚拟环境中的各种对象的相互作用,就如同在现实世界中的一 样。 1.2.2 交互性 虚拟现实系统中的人机交互是一种近乎自然的交互,使用者可以利用电脑键盘、鼠标进 行交互,能够通过特殊头盔、数据手套等传感设备进行交互,而且使用者通过自身的语言、身 体运动或动作等自然技能 ,就能对虚拟环境中的对象进行考察或操作。 1.2.3 多感知性 由于虚拟现实系统中装有视、听、触、动觉的传感及反应装置。因此 ,使用者在虚拟环 境中可获得视觉、听觉、触觉、动觉等多种感知,从而达到身临其境的感受。 2 虚拟现实在教学中的应用设想 鉴于虚拟现实以上特征，虚拟现实技术能再现实际生活中无法观察到的自然现象或事物 的变化过程,为学生提供生动、逼真的感性学习材料,帮助学生解决学习中的知识难点。例如, 在虚拟的化学系统中,学生可以按照自己的假设,将不同的分子组合在一起,电脑便虚拟出组 合的物质来。通过这种探索式的学习方式,学生很有可能研究出新的物质。利用虚拟技术, 学生还可以进行温室效应、电路设计、建筑设计、机械设计等方面的探索学习,从而研究出 二氧化碳对全球气候的影响规律,或设计出新的电路、新的建筑物、新的机械设备等。利用 1 虚拟现实技术进行探索学习,有利于激发学生的创造性思维,培养学生的创新能力。 2.1 虚构一个逼真的实境教室 令学生更形象地理解和掌握教学内容,为学生真正体验在知识海洋畅游的感觉,可用于 语文、外语等教学,创造一个逼真的语言教学环境,能使学生可以坐在室内,漫游世界了。 2.2 应用于常规实验 学习实验者利用计算机或网络学校的虚拟实验室做实验,先阅读实验指导书的实验说明 和操作步骤,然后观察虚拟实验室的老师进行的演示实验,再与模拟实验的多媒体课件进行 交互“操作”,控制实验条件,采集实验数据,论证实验原理和规律,写出实验报告,分析实验 结果。操作者在实验过程中或实验结束后,随时可以由网上老师或计算机智能系统进行跟踪 与纠错。如果系统设计水平高、浸入性强 、就能代替一些实验或增加一种实验方法。 2.3 用于复制自然现象、模拟自然规律。 现实世界中有很多自然现象、物理化学原理,